基于联合仿真的电励磁同步电机线性自抗扰控制

针对电励磁同步电机(EESM)在车用电机控制方向的研究,通过Maxwell设计EESM有限元模型,基于Simulink搭建电机控制系统模型。然后,根据凸极EESM的电机特性和电磁转矩分析,在控制系统中采用最大转矩电流比(MTPA)矢量控制方式在Simulink-Maxwell进行EESM控制系统的联合仿真验证。同时,控制系统电流环应用线性自抗扰控制(LADRC),基于电机已知参数在LADRC中设计模型辅助—扩张状态观测器(MA-LESO),以观测和消除系统扰动变量。仿真实验表明,采用MTPA矢量控制的电机在带载时转速波动降低,带载能力增强;在电流环中采用MA-LESO的LADRC控制器能使电机转速在稳态时波动更小,在带载时的抗干扰性能更强,电机运行过程相对稳定;电机负载转矩和定子电流在空载、负载时的波形更稳定,显著提升了电机运行性能。

采用MPC-MTPA的新能源车永磁同步电机控制研究

针对传统永磁同步电机控制器结构复杂,负载突变时动态响应速度慢,导致电机抗干扰能力差、工作效率低的问题,提出了一种模型预测控制(model predictive control,MPC)融合最大转矩比控制(maximum torque per ampere,MTPA)的电机非级联控制方法。构建MPC和MTPA控制器,利用MPC中的代价函数同时完成转矩控制和MTPA控制,在代价函数中引入动态分配的权重系数优化非级联MPC-MTPA控制器。仿真和试验结果表明:相比传统电机控制方法,提出的变权重系数非级联MPC-MTPA控制方法的稳定性提高约26%,动态响应特性提高约50%。

基于新型双滑模结构的永磁同步电机控制策略

针对传统永磁同步电机无感矢量控制系统中存在转速超调、强抖振以及鲁棒性差等问题,在位置环提出了一种以边界层可变的分段函数作为切换函数的新型全阶滑模观测器(NFSMO)并引入模糊控制模块实现对新切换函数边界层的自适应调节,使系统的高频抖振问题得到有效削弱以及提高了转子位置的观测精度;在速度环提出了一种新型趋近律与改进型扩展状态观测器(IESO)相组合的新型速度滑模抗扰动控制器(NSMDC),结合最大转矩电流比(MTPA)拟合模块能够有效降低扰动误差对系统造成的影响,提高系统的稳态性能。仿真结果表明:与传统方法相比,新型双滑模控制方法不仅能够有效改善系统的滑模抖振,且具有更优的抗干扰性和稳定性。

双屈服点屈曲约束支撑-钢框架结构抗震性能研究

针对传统钢框架-屈曲约束支撑结构的薄弱层控制难题,本研究提出了一种面向结构最大层间变形控制和薄弱层控制双重需求的并联式双屈服点屈曲约束支撑。相比于已有双屈服点屈曲约束支撑,具有刚度和耗能能力利用率高的优点。基于某钢框架-支撑原型结构,设计了2个传统屈曲约束支撑案例和3个新型双屈服点屈曲约束支撑案例,通过对比各案例的关键地震响应,明确了新型支撑的结构最大变形控制效果和薄弱层控制效果。结果表明:罕遇地震作用下,相比于屈曲约束支撑,新型支撑的最大层间位移角峰值可降低6.2%~21.6%;表征薄弱层损伤集中程度的层间位移角集中系数分别由1.54和1.51最低降至1.29,绝大部分楼层具有了相近的位移角,且小于屈曲约束支撑结构,表明新型支撑引导了薄弱层的迁移,显著减轻了结构变形损伤集中问题。本研究的相关成果可为钢框架-支撑结构的地震响应控制提供参考。

一种新颖的模糊自耦合PI在风力机MPPT控制中的应用

针对风速随机性给风能转换系统(wind energy conversion system,WECS)带来的非线性和参数不确定性,提出了一种模糊自耦合PI控制方案用于低风速的最大功率点跟踪。自耦合PI被用来完成基本的转速跟踪,以实现对风力机尖速比的最优化控制。而模糊控制器则被用来获取自耦合PI在不同工作点下的控制参数,以提高系统对风速变化的适应能力。为了验证所提方案的可行性,在Matlab/Simulink搭建的2 MW风能转换系统仿真模型中开展了与传统方法的对比实验。仿真结果表明,相比于传统PI、模糊PI以及GA-PI,所提出方法拥有更佳的转速跟踪性能、更平滑的响应曲线以及更多的电能输出。

轮腿式可变形车轮设计及整车控制研究

针对当前复杂地形与路况对整车机动性及越障能力的需求,设计了一种轮腿式可变形车轮结构,该车轮结构可在不同地形与路况下进行轮式与腿式的状态转换。介绍了可变形车轮的设计原理并对结构参数进行了计算与优化,分析得到了轮腿式可变形车轮最大变径比。设计了一套简单有效的轮腿式可变形车轮智能变形控制系统,并据此开展整车布局设计,分析整车运动过程。制作并搭建了样车平台,通过实验测试了整车的机动性与越障能力。结果表明该变形车轮可在轮式与腿式状态下快速智能转换,使得整车系统可同时在结构化与非结构化路面稳定行驶,具有较高的机动性与越障能力。

无铁氧体同步磁阻电机的最大转矩电流比控制

针对同步磁阻电机控制中因电感变化带来的系统稳定性及可靠性问题,提出一种基于离线电感参数更新的同步磁阻电机最大转矩电流比控制方法。首先设计了无铁氧体同步磁阻电机的最大转矩电流比控制方法,其次通过实验获得全工况下d、q电感参数生成离线电感参数表,并将其引入控制算法中,实现d、q轴电感的实时更新。实验结果表明,传统的最大转矩电流比算法引入实时更新的电感值后,能够快速响应由电流变化所引起的电感变化,及时调整系统控制参数,相较于传统的最大转矩电流比控制方法具有更快的动态响应能力和更小的稳态误差,提高了系统的稳定性和可靠性。

双馈风力发电机功率控制方式的改进方案及验证

为了解决双馈风力发电机变桨电机容易故障失效的工程实践问题,提出了一种双馈风力发电机功率控制方式的改进方案。基于双馈风力发电机的数学模型,分析最大功率追踪系统的搭建方法。采用低转速时使用最佳叶尖速比法,高转速时使用最佳功率控制方案代替常用的最佳叶尖速比法转恒速控制。对两种方案创建MATLAB仿真,分析了最佳叶尖速比法和最佳功率控制方案的优缺点。仿真表明该方案较传统方案更有优势,可以减少变桨次数,明显提高变桨电机的工作寿命,与实际的解决方案相符。

支气管哮喘急性发作期患儿血清CRP水平及与C-ACT评分、肺功能相关性

目的 探讨支气管哮喘急性发作期患儿血清C反应蛋白(CRP)水平及与儿童哮喘控制测试(C-ACT)评分、肺功能相关性。方法 选取2019年2月—2022年4月收治的支气管哮喘急性发作期患儿95例,比较入院当天及治疗后1个月支气管哮喘急性发作期患儿血清CRP水平及C-ACT评分、肺功能指标,不同哮喘控制情况和肺功能情况支气管哮喘急性发作期患儿血清CRP水平,分析支气管哮喘急性发作期患儿血清CRP水平与C-ACT评分、肺功能相关性。结果 治疗后1个月,支气管哮喘急性发作期患儿血清CRP水平低于入院当天,C-ACT评分及第1秒用力呼气容积(FEV1)、最大呼吸流量(PEF)、FEV1与用力肺活量比值(FEV1/FVC)高于入院当天(P<0.01)。入院当天,血清CRP哮喘未控制组高于部分控制组和控制良好组,轻度组低于中度组和重度组(P<0.05);哮喘部分控制组和控制良好组、中度组和重度组比较差异无统计学意义(P>0.05)。支气管哮喘急性发作期患儿血清CRP水平与C-ACT评分、FEV1、PEF、FEV1/FVC呈负相关(r=-0.762、-0.864、-0.786、-0.741,P<0.001)。结论 支气管哮喘急性发作期患儿血清CRP水平能够反映哮喘控制情况及肺功能损伤程度,与C-ACT评分和肺功能指标呈负相关。

基于改进MRAS的内置式永磁同步电主轴无传感器控制

为解决内置式永磁同步电主轴(IPMSMS)的无传感器控制的难题,提出了一种基于模糊控制的改进型模型参考自适应(MRAS)观测器。为提高内置式永磁同步电主轴的动态性能及鲁棒性,提高矢量控制的控制效率,提出采用模糊控制改进传统矢量控制环节中转速环PI调节器,采用最大转矩电流比控制策略(MTPA),并将传统MTPA控制策略中由拉格朗日定理所求得复杂关系式进行曲线拟合得到近似解。将改进后的MRAS观测器与模糊MTPA控制策略复合应用。仿真结果表明,主轴转速在0.9 s内达到给定10000 r/min转速,超调量为0.04%,改进型MRAS观测器跟踪转速与转子位置好。模糊MTPA控制可提高电主轴动态性能及鲁棒性,改进型MRAS观测器可有效追踪转子转速与转子位置。

凸极式永磁同步电机矢量控制算法研究与工程实现

以新能源电动汽车用凸极式永磁同步电机为研究对象,根据驱动电机的实际运行工况,提出了在基速以下的恒扭矩区采用最大转矩电流比控制,基速以上的恒功率区采用弱磁控制的矢量控制策略。通过查表法实现矢量控制,即根据电机运行工况,实时查表得到电机交、直轴电流的参考值,实现对永磁同步电机的控制。

基于PI功率控制的风力发电系统仿真

利用Matlab/Simulink仿真软件,建立风力发电系统仿真模型。根据不同时间段的风速情况,对风力发电机组的转速进行调节控制,使其保持在最佳叶尖速比下运行,进而使用PI控制技术实现最大风能捕获。仿真结果表明:这种控制策略可以有效地提高风力发电系统的效率,能够对输出功率进行追踪控制。

基于转矩随动控制的风电机组最优发电研究

提高变速变桨风电机组的能效转化率是风电机组整机设计人员追求的重要目标。大型商业化机组中,通常采用转速-转矩查表法来实现最佳叶尖速比跟踪。由于受到发电机最小并网转速与额定转速的约束,查表法在这两个边界转速上,只能采用斜率较大的过渡曲线来表征转矩与转速的对应关系,这影响了输出功率的平稳性,缩短了最佳叶尖速区,减少了机组的发电量。提出一种转矩随动发电机转速变化的风电机组最优发电控制实现方法:在全风速运行范围内,基于一个统一比例积分(PI)转速转矩控制器,根据发电机转速,动态设定输出转矩限值的方法。该方法可解决风速的不可测量性、风速变化不可跟踪性等难题,实现额定风速以下最大风能捕获的控制目标。仿真分析与现场测试结果表明,该算法具有良好的稳定性与动态性能,提升了机组的能效转化率。该控制算法逻辑实现简单,易于风电行业控制器推广,有较高的实际工程意义。

兆瓦级永磁同步风力发电机矢量控制策略

文章针对兆瓦级永磁同步风力发电直驱系统的应用,提出了一种基于定子电流定向的永磁同步风力发电机复合矢量控制策略;该策略在发电机切入速度与转折速度间采用最大转矩电流比控制方式提高系统的发电功率,在转折速度至极限速度间,采用最大功率输出的弱磁控制方式提高系统的稳定性;根据实时检测的发电机运行状况,2种控制策略实现相互转换,应用所提方案于兆瓦级永磁同步风力发电机的控制系统,通过仿真和实验验证所提方案的正确性和可行性。

基于改进扰动法的光伏电池MPPT仿真研究

根据光伏电池的特性,搭建了其仿真模型,能够模拟不同日照和温度条件下电池的输出特性。针对占空比扰动法的不足,提出了一种基于模糊-PI控制的占空比扰动法进行最大功率点跟踪,并在Matlab环境下进行了仿真验证。仿真结果表明,与占空比扰动法相比,该方法在外界环境变化时能够快速跟踪光伏电池的最大功率点,有效提高最大功率点的跟踪精度,具有良好的动态和稳态性能。

基于fuzzy-PI双模控制的光伏发电系统最大功率点跟踪仿真研究

为了提高太阳电池阵列的工作效率和整个光伏发电系统的稳定性,在光伏发电系统中需要对光伏电池的最大功率点进行跟踪。为了消除常规模糊跟踪算法在最大功率点附近出现的振荡问题,在分析光伏电池伏安特性的基础上,提出了fuzzy-PI双模控制策略,分析了该控制算法的原理,并对控制系统做了设计。Matlab/Simulink仿真表明fuzzy-PI双模控制能够快速、准确地跟踪最大功率点,避免了最大功率点处的振荡,提高了系统稳定性和能量转换效率,从而使整个双模控制兼有了MPPT精确性与快速性。

基于模糊控制的风力发电机组低风速时最大风能追踪控制仿真研究

在分析风力发电系统在低风速时对风能最大限度追踪的情况下,建立系统的仿真模型,并在此基础上提出了一种基于模糊控制的智能控制方法。该方法利用模糊系统的非线性控制模型,解决了难以精确控制的困难。以叶尖速比的偏差及其变化为输入对象,以励磁电压为输出对象对低风速时进行控制,其控制目的是获得最优叶尖速比,以使风力发电系统在低风速时平稳运行并获取最大风能。最后以MATLAB的仿真模块进行验证仿真,结果证明提出方法的有效性和实用性。

并列式混合励磁磁通切换型电机及其电流矢量控制策略研究

为解决永磁磁通切换式电机磁场调节困难的问题,研究了一种新型并列式混合励磁磁通切换型(parallel hybridexcited flux-switching,PHEFS)电机,该电机继承了永磁磁通切换电机功率密度高、反电势正弦等优势,且具有较强的对称调磁能力。结合磁路仿真对该电机电感特性和弱磁性能进行了理论分析,建立了PHEFS电机的数学模型,提出了id 0最大转矩铜耗比电流矢量控制策略,通过对励磁电流和电枢电流的合理分配,在保证静态特性的同时,达到最大转矩铜耗比,以提高电机的运行效率。原理样机的实验结果证明了该电机良好的调磁性能及所提算法的合理性与有效性。

弱受端支撑的高压直流故障恢复优化研究

弱受端支撑的高压直流发生双极直流短路故障后,在恢复过程中会出现电压、电流及功率振荡甚至失稳现象,威胁系统稳定运行。首先分析了高压直流输电等值系统在全压和降压运行方式下的最大输送极限,指出受端弱同步支撑的高压直流在降压运行状态下可能突破运行极限,这是导致直流故障恢复振荡的主要原因。基于实时数字仿真软件RTDS分析整流侧最小触发角、定电流控制参数、低压限流控制参数、降压重启动幅值以及受端电网强度对改善系统恢复振荡的作用。研究结果表明:通过调整最小触发角、定电流控制、低压限流控制和降压再启动电压定值等环节参数,可以减缓直流功率恢复速率,有助于提升直流故障恢复过程中弱受端系统的稳定性。

改进型预测函数控制在感应电机功率优化中的应用

在对感应电机效率优化问题进行研究的基础上,考虑到传统方法在电机动态时无法同时兼顾响应性能和效率优化的缺陷,设计了一种新型分数阶PI(FOPI)预测函数控制策略。该控制策略将预测函数控制和分数阶PI两种算法相结合,构建具有分数阶比例、积分性质的多变量预测函数控制器,兼顾了感应电机动态效率与转速响应速度的优点。应用于电动机效率优化的最大转矩电流比控制方面,采用前馈补偿解耦设计的思路,将系统分解成两个具有可测扰动的子系统。仿真实验表明新型控制策略具有在线识别模型识别模型参数,跟踪效果好,抗干扰能力强,无超调,稳态误差小,取得了良好的控制效果。